C语言之一：基础知识

大家好啊，今天我就和大家聊一聊C语言程序的编写。

首先的首先，请一定记得将你的输入法调至英文模式，确保你输入的符号是半角符号。不然，你就掉进了初学者的第一个大坑：符号的大大大大大大大大大大大大大大大大坑！

那么我们正式开始。首先，我们来看一个例子。

//Example-1-1-Hello,World!

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int year=2020;
    /* 我的第一个 C 程序 */
    
    printf("Hello, World %d！\n",year);

    return 0;
}

这就是一个C程序的源代码。如果想让它运行起来，我们得把它编译成为可执行程序。这个“编译”的过程，就像是翻译：你用的是C语言，电脑却只能听得懂二进制语言，要让电脑听得懂，你就必须把你写的源码“翻译”成电脑能认识的二进制代码。这个工作的完成，需要借助于“编译器”的功能。

你可能会想了：既然还要翻译一遍，为什么不直接用“二进制语言”来写程序呢？这个“翻译官”会不会把我写的代码翻译错啊？首先，你当然可以用二进制来直接编写程序。但是这有两个缺点：第一个，你的开发效率会非常低。第二个，你的源代码非常不便于修改和阅读。你想想，屏幕上只有一大片0和1，你肯定得看好长一阵子才能弄明白这是什么意思——哪怕它是你自己写的也一样。所以汇编语言就诞生了。但是它太过于抽象，而且可移植性也不是很强，所以还是得高级语言来干写程序的活——我们现在用的C语言就是高级语言。当然，这个“高级”不是说汇编语言不好，而是说相对于汇编语言直接操作底层，C语言是在软件层面操作的。其次，这个“翻译官”不会出错，因为它是按照你写的源码“字字对译”的。所以，如果出错，那一般是源码中出现错误（也就是bug）。

那么，我们现在就需要安装一个编译器。在Windows平台上，我们常用的编译器是Mingw。要使用它，我们需要用命令行操作——太麻烦了，所以我们一般用IDE（集成开发环境）这里我推荐大家用Dev-cpp（点击下载）。当然，有能力的同学也可以尝试用VS Code搭建C语言开发环境。

安装好之后，先在你的电脑里新建一个文件夹，专门用来放置源代码和程序。然后，打开Dev-cpp，新建一个文件，并保存在刚才的文件夹（下文称作“工作区”），然后在里面输入上面的源码。最后，点击运行，按照提示操作就可以。嗯，差不多就是这样了。

你会看到屏幕上出现了一个黑框，可能是一闪而过的。如果是这样的话，请在return 0;的前面加上一行：

getchar（）;

现在再看看，黑框里是不是出现了Hello，World！呢？如果是，那么恭喜你，你写出了你的第一个C语言程序。

好，让我们回过头来，看看这段源代码里都是什么。

整个程序结构明显，由两大块构成。第一块是以#开头的那一行，第二块则是int main(void)和后面花括号所包住的一块。我们把第一块叫做“预处理指令”，第二块叫做“main函数”。绝大多数程序都由这两大块构成。

「预处理指令和预处理器」

预处理器就是用来处理预处理指令的工具。C 预处理器（C Preprocessor）不是编译器的组成部分，但是它是编译过程中一个单独的步骤。换句话说，C 预处理器只不过是一个文本替换工具而已，它们会指示编译器在实际编译之前完成所需的预处在这个例子中，C预处理器将用名为stdio.h的文件内的所有内容替换这一行指令（很像复制粘贴吧）。

所有的预处理器命令都是以井号（#）开头。它必须是这一行指令的第一个非空字符，为了增强可读性，预处理器指令应从第一列（也就是这一行的开头）开始换句话说，预处理指令前最好不要留空格。目前我们接触到的预处理指令只有#include一个，它的作用就是内容替换。后面我们还会接触更多。

「main()函数」

函数是一组一起执行一个任务的语句。函数是构成C程序的基本模块。每个C程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。

main（）在c语言里，是一个程序的起点。一个程序一般会从main（）里的第一行语句开始执行，一直到最后一行的return（）函数结束程序。的确，main是一个极其普通的名称，但是这是唯一的选择。C程序一定从main()函数开始执行（目前不必考虑例外情况）。除了main()函数，你可以任意命名其他函数，而且main()函数必须是开始的函数。那一对圆括号是用于识别main()是一个函数。main前的int则是main()函数的返回类型。int表明main()函数返回的值是整数。返回到哪里？操作系统。后面我们会细说这个问题。

「注释」

在程序中，被/**/两个符号括起来的部分是程序的注释。写注释能让他人（包括自己）更容易明白你写的程序。由//符号开头的一行也是注释。下面是一些有效注释的例子：

/*我是注释。*/

//巧了我也是。

/*我也是注释，
不过被分成两行。*/

/*
我还是注释。
*/

「花括号、函数体和块」

在main()函数后面跟着一对花括号，里面框着main()函数的所有语句，这些语句合称函数体。一般而言，所有的C函数都使用花括号标记函数体的开始和结束。这是规定，不能省略。只有花括号能起这种作用，圆括号（()）和方括号（[]）都不行。

花括号还可以用来把函数的多条语句合并为一个单元或块。如果你熟悉 Pascal, ADA, Modula-2或者 Algol（不过估计大家都没听过，毕竟是很老的东西……记得没错的话，ADA都是上世纪50年代的东西了），就会明白花括号在C语言中的作用相类似于这些语言中的begin和end。

「声明」

程序中有这么一行：

int year=2020;

这是一句声明语句，声明了一个int（整数）类型的，叫做year的变量。int是C语言的一个关键字，也就是说，你在给你的函数，变量之类的东西命名时，你必须避免使用这个名称。year则是一个标识符，也就是一个变量、函数或其他实体的名称。所以，声明，就是把一个标识符和计算机内存中的一个特定位置联系起来，同时也确定了储存在某位置的信息类型或数据类型。

C语言的一个很重要的特性就是，所有的变量必须先声明才能使用。并且，声明要放到块的顶部。另外，C语言的标识符在命名时，只能用小写字母、大写字母、数字和下划线（_）来命名。而且，名称的第一个字符不能是数字。另外，在C语言中，只有大小写不同的两个标识符是不同的，即“大小写敏感”。比如，STARS，Stars，stars就是三个不同的标识符。在声明标识符的时候，应该有明确的含义，就像例子中的year，能让人一眼看出这个变量是存储年份的。另外，关于标识符的长度限制，一般的标识符长度是63个字节，而外部标识符的长度是31个字节（外部标识符后面会解释）。总之，在命名标识符时，要做到简洁明了。

「printf()函数和scanf()函数」

printf()函数是格式化输出函数, 一般用于向输出设备按规定式样输出消息（比如显示遗传字符）。printf()函数的语法为:

printf("格式化字符串"，参数表);

其中格式化字符串包括两部分内容: 一部分是正常字符, 这些字符将按原样输出；另一部分是格式化规定字符, 以”%”开头, 后跟一个或几个规定字符, 用来确定输出内容式样（比如本例中的%d就是。其实说通俗一点，这些就是占位符，表示这里要输出一个数字，具体是多少要在后面的参量表里找）。参量表是需要输出的一系列参数, 其个数务必与格式化字符串所阐明的输出参数个数一样多（就是前的%开头的占位符数量必须和后面的参量数量一样多）, 各参数之间用”,”分开, 且顺序逐一对应,不然将会出现意想不到的过失。

常用的格式化规定字符还有：%s（字符串），%f（小数，也称作浮点数）,%c(单个的字母）等等。另外格式化字符串中还会出现制表符，比如\n表示换行,\t表示缩进等等，我们会在后面详细说。

scanf()函数大致类似，下面我举一个例子。

//Example-2-Print&Scan

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int age; //声明一个叫做age的整型变量

    printf("Input your age:",year);
    scanf("%d",&age);
    printf("You are %d years old!",age);

    return 0;
}

可以看出，scanf()的用法和printf差不多，只不过在要赋值的变量名前要加上&符号（解引用符号，具体在指针中会讲到）。

那么第一次教程就是这样了。如你所见，东西确实不少，因为我想用尽可能短的篇幅帮大家入门C语言编程，感受C的快乐，而又限于个人水平，最后就写成了这样。如果有不完善的地方欢迎指出，谢谢。